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반응성 높은 산소원자로 담배연기 완벽히 제거한다

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이승현 기자I 2015.04.21 12:00:35

KIST 연구팀, ''담배 가스물질·입자성분 100% 제거'' 나노촉매 필터 개발
시제품 제작.."1년 내 상용화 가능"

[이데일리 이승현 기자] 국내 연구진이 반응성이 매우 높은 산소 원자를 이용, 담배연기의 가스성분에서 가장 많은 아세트알데히드(CH3CHO)를 완벽히 제거할 수 있는 공기정화용 나노 촉매를 개발했다. 이 촉매는 니코틴과 타르 등 담배 입자성분도 100% 제거하는 것으로 나타났다.

한국과학기술연구원 환경복지연구단의 정종수 책임연구원과 배귀남 책임연구원팀은 KT&G(033780)와 함께 망간산화물계열(Mn/TiO2) 나노촉매를 코팅한 필터를 공동 개발해 이러한 기능을 갖는 청정화 시스템을 만들었다고 21일 밝혔다.

현재 흡연실에서 담배연기 제거에 필터는 가스물질을 제거하기 위한 활성탄 필터이다. 이 필터는 그러나 가스물질 제거효과가 적고 흡착성능이 빨리 감소해 2주마다 교체해야 하는 단점이 있다.

오존과 망간산화물이 만나면, 망간 촉매표면에서 오존이 분해돼 산소 라디칼(활성 산소종)이 생성된다. 담배연기의 아세트알데히드는 산소라디칼에 의해 물과 이산화탄소로 산화된다. 다른 유기화합물(VOCs)도 이와 유사한 산화반응이 진행된다. KIST 제공
연구팀이 개발한 나노촉매필터는 공기 중 오존(O3)을 분해해 중간체인 ‘산소 라디칼’(oxygen radical)를 발생시키고, 이 물질이 담배연기 성분을 산화해 분해한다. 산소 라디칼은 분자로 결합되기 전 원자 상태의 산소 원자. 이 원자는 반응성이 매우 높아 산화력이 매우 강하며 이에 공기 중 오염물질 처리에 효과적이다.

연구팀이 아세트알데히드와 니코틴, 타르 등 총 휘발성 유기화합물을 대상으로 이 촉매필터의 성능을 평가한 결과 최고 98%의 분해능력을 확인했다.

정종수 KIST 책임연구원
연구팀은 실제로 나노촉매 필터를 활용한 청정화장치 시제품을 제작, 약 8평 규모의 흡연실에 설치해 성능평가를 했다. 그 결과 30분 안에 약 80%, 1시간 안에 100% 담배연기 성분들이 산화과정을 거쳐 물과 이산화탄소로 바뀌었다.

연구팀은 1년 뒤에는 상용화가 가능할 것으로 예상했다.

정종수 연구원은 “간단한 촉매를 설치한 청정기로 기존 담배연기 처리기술로는 어려웠던 가스물질 처리문제를 해결했다는 게 연구의 의의”라고 설명하며 “이 기술의 연계개발을 통해 공기청정기와 에어컨 등에 적용할 융합기술을 선보일 수 있을 것이다”고 전했다.

KIST와 KT&G가 망간산화물계열 나노촉매 필터를 활용해 제작한 청정화장치 시제품. KIST 제공


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